螺杆桩在工程中的实际应用探讨

邢朝阳

【摘要】通过螺杆桩受力机理的介绍，通过工程实例，介绍了螺杆桩的优越性及实用性，螺杆桩的运用提高了承载力，并为工程的实际应用节约了成本。

【关键词】螺杆桩；承载力

1. 前言

螺杆桩是一种高性能、低造价、短周期的新型桩，螺杆桩及其工法无论在工程实用性、经济性还是环保性方面，都有明显的优点及广阔的发展前景。尤其是在软弱或塌陷区回填的土质中，其螺杆的效应能充分体现出来，增大桩土接触面，增加基桩承载能力，该方法在塌陷区已经实践证明，其效果明显，具有较高的经济适用价值。

2. 螺杆桩受力机理

螺杆桩采用变截面的构造形状，成孔过程中桩侧土体受到挤压、加密作用，成桩后部分土体形成螺纹，而桩侧土体形成螺母，桩体螺纹与桩侧土螺母紧密咬合，当桩顶受荷时，螺纹段的桩侧土“螺母”受到压缩，环状“螺母”的根部受到剪切，桩的承载力有直杆段的侧阻力（摩阻力），螺纹段的抗剪强度和桩端的端承载力组成，而螺纹段的抗剪力远远大于同等条件下的侧阻力，满足了附加应力的分布规律和应力分担比及刚度变化的要求，调整了土与桩之间的作用，桩侧土体应力分摊比及应力扩散度提高，桩端荷载减少，使桩身受力与土体受力协调一致。桩在竖向受力方面，附加应力是遵循由上至下逐步减小的规律，桩身应力逐步分担，约为10：1，即桩身的应力集中为上部大于下部。螺杆桩的上大下小的分段设计满足了附加应力的分布规律。桩的竖向承载力与桩的长细比有着密切的关系，桩断面积的大小和刚度的变化在制约桩的受力及变形方面起重要作用。螺杆桩上部的柱体段在荷载传递过程中加大了受压面积，提高了桩身刚度和对螺纹段功能的发挥，起到承上启下的作用。

3. 工程实例

3.1某工程地质情况。

（1）层表土：灰黄色，灰色，主要成分为黏性土及粉土，夹大量植物根系，松散。（1-1）层杂填土：灰黄色，杂色，主要由建筑垃圾、石子混黏性土及粉土组成，局部夹少量素填土；层底埋深：0.4～1.8m。

（2）层黏土：黄色、灰黄色，可塑，局部软塑，含铁锰质氧化物。无摇震反应，切面有光泽，干强度高，韧性高。

（3）层粉土：灰黄色、黄色，湿——很湿，稍密——中密，底部夹软塑黏土薄层，含铁锰质氧化物及云母碎屑。摇震反应迅速，切面无光泽，干强度低，韧性低。

（4）层黏土：青灰色、灰黄色，硬塑，局部可塑，含铁锰质氧化物，底部含姜结石，夹粉质黏土条带及薄层。无摇震反应，切面有光泽，干强度高，韧性高。

（5）层粉土夹粉砂：灰黄色、浅黄色，湿，中密——密实，含云母碎屑，夹粉砂，摇震反应迅速，切面无光泽，干强度低，韧性低。（5-1）层黏土：灰褐色、灰黄色，可塑，局部硬塑，含铁锰质氧化物，夹粉土条带及薄层。无摇震反应，切面有光泽，干强度高，韧性高。

图1CFG桩试桩Q-S曲线

（6）层粉细砂：灰色、灰黄色、黄色，密实，主要矿物成份为石英、长石、分选较好，级配较差，局部夹粉土及粉质黏土薄层，底部夹贝壳及小姜石颗粒。

（7）层粉质黏土夹粉土：黄色、灰黄色，可塑，局部硬塑，含铁锰质氧化物，局部夹粉土薄层，底部含姜结石，夹黏土。无摇震反应，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等。

（8）层黏土：黄色、黄褐色，硬塑，含铁锰质氧化物及少量姜结石。无摇震反应，切面有光泽，干强度高，韧性高。

（9）层含砂姜黏土：黄色、黄褐色、棕黄色，硬塑，局部坚硬，含铁锰质氧化物及姜结石，局部姜结石富集。无摇震反应，切面有光泽，干强度高，韧性高。

图2螺杆桩试桩Q-S曲线

3.2两种施工方式承载力比较。

（1）根据该工程地质情况，在该工程地质条件下，设计采用两种不同的施工工艺进行试验，第一种采用CFG桩，第二种采用螺旋桩，设计的桩长均为16m，桩径均为400mm，桩身混凝土强度采用C30，螺杆桩采用先直杆后螺旋形式。根据这两种不同的桩型在成桩28天后进行破坏性试验（CFG桩试桩曲线见图1，螺杆桩试桩曲线见图2），其试验结果如表1。

（2）通过对两种施工方法静载荷试验对比可见，同种类型基桩螺杆桩比CFG桩单桩承载力提高了1000KN，由此可见，螺杆桩的桩体螺纹与桩侧土螺母紧密咬合而成的桩的摩阻力有较明显的提高。基于以上情况，工程实际应用中可优化设计，对螺杆桩的桩长进行调整，减小螺杆桩的桩长，从而达到节约工程用料，而工程实际承载力没有降低，为工程节约经费。

4. 结语

通过对螺杆桩受力机理的了解可知，与目前应用广泛的几种建筑基础桩型相比较，螺杆桩在技术、环保及造价方面均有明显优势。目前，在许多的地方的塌陷区已广泛推广应用该工法，为工程实际解决问题，降低了工程造价，为社会带来不菲的效益。

参考文献

[1]阎明礼. 地基处理技术. 北京：中国环境科学出版社，1996.243.

[2]彭桂皎.中国螺杆桩技术[M].海南卓典高科技开发有限公司中国螺杆桩技术推广中心，2009.

[3]螺杆桩技术设计与施工在长春地区的应用——吉林地质—2011年 第3期 （4）.